Энергия магнитного поля
Энергия магнитного поля
равна
работе, которая затрачивается электрическим
током на создание этого поля. Пусть в
контуре с индуктивностью
течет ток
.
С контуром сцеплен магнитный поток
и
,
тогда элементарная работа:
,
а полная работа, равная энергии
магнитного поля:
Энергия магнитного поля длинного
соленоида:
,
т.к.
и
,
то
,
где
- объем соленоида.
Объемная плотность энергии:
.
Контрольные вопросы
-
Что такое индуктивность и чему равна индуктивность соленоида?
-
Расскажите о явлении самоиндукции. Чему равна ЭДС самоиндукции?
-
Как изменяются токи при замыкании и размыкании цепи, обладающей индуктивностью?
-
Расскажите о взаимной индукции двух контуров.
-
Как вычисляется энергия магнитного поля и объемная плотность энергии магнитного поля?
Выберите правильные ответы на поставленные вопросы
|
1.Коэффициент взаимной индукции двух контуров с током в вакууме зависит только от… |
2. Энергия магнитного поля контура с током пропорциональна: |
|
|
|
3. Величина электродвижущей силы индукции в замкнутом проводящем контуре зависит: |
4. Порожденное в результате электромагнитной индукции электрическое поле является… |
|
|
|
|
|
|
|
7. Соленоид большой индуктивности подсоединяется к сети постоянного тока. Как ведет себя ток в соленоиде в момент включения? |
8. Коэффициент самоиндукции контура с током в вакууме зависят только от… |
|
|
Колебания и волны
Электромагнитные колебания и волны
Свободные электромагнитные колебания в контуре. Гармонические колебания. Амплитуда, период, частота и фаза колебаний. Собственная частота колебаний в контуре
Электромагнитные колебания возникают в такой цепи, в которой энергия электрического поля могла бы превращаться в энергию магнитного поля и обратно. Такую цепь называют колебательным контуром.
Поскольку магнитное поле накапливается в соленоиде, а электрическое поле – в конденсаторе, то простейший колебательный контур состоит из соленоида с индуктивностью L и конденсатора с емкостью C (рисунок 37).
Рисунок 37. Колебательный контур и
процессы колебания в нем
Зарядим конденсатор С и замкнем цепь (рисунок 32 А). Когда появится ток, в катушке возникнет ЭДС самоиндукции. Она будет тормозить нарастание тока, но прекратить его не сможет. Ток нарастает до тех пор, пока конденсатор полностью не разрядится (рисунок 37 Б). В этот момент ток будет максимальным (Im), а энергия контура превращается в энергию магнитного поля катушки L.
Далее ток в катушке
начнет ослабевать и в ней появиться ЭДС
самоиндукции, поддерживающая прежнее
направление тока. Вследствие этого
происходит перезарядка конденсатора
,
т.е. превращение магнитной энергии в
электрическую энергию (рисунок 37 В).
Когда магнитное поле в катушке
исчезнет, конденсатор
снова начнет разряжаться и в контуре
возникает ток обратного направления.
Ток увеличивается до тех пор, пока вся
энергия снова не перейдет в магнитную
энергию (рисунок 37 Г). И так далее.
Графики тока, протекающего в контуре, и напряжения на конденсаторе показывают, что колебания напряжения и тока в контуре происходят в противофазе.